Dass Mittelheim schon früh besiedelt war, beweist der Fund einer jungsteinzeitlichen Abfallgrube. Der Name der Siedlung ergab sich wahrscheinlich aus der gebräuchlichen Bezeichnung des Ortes Mittelheim als Bindeglied der Urgemeinde zwischen Winkel und Oestrich und ist vermutlich fränkischen Ursprungs. Die erste urkundliche Erwähnung von Mittelheim stammt aus dem Jahre 1292. Hier erbaute der wohlhabende Mainzer Ministeriale Wulferich von Winkel einige Jahre zuvor ein kleines Kloster, das dem heiligen Aegidius geweiht wurde. Die Errichtung der berühmten Basilika fällt in die Jahre 1118 bis 1131. Im Jahr 1263 hörte St. Aegidius auf als Klosterkirche zu dienen und wurde Pfarrkirche. Die Nonnen des Klosters hatten sich im Gottesthal am Pfingstbach angesiedelt.
Ein ganz wichtiges Datum für Mittelheim ist das Jahr 1504, denn hier wurde mit dem Bau des Rathauses begonnen. Einen Weinmarkt in Mittelheim erwähnt die Chronik im Jahre 1599 erstmals.